在南加州杉磯的北邊，聖蓋博山脈的山腳下有一個小城，帕薩迪納市（Pasadena)。每年元旦這裡都會舉行著名的玫瑰花車遊行，這裡還有一個聞名世界的學校，加州理工學院(California Institutte of Technology， Caltech)。我在這裡渡過了難忘的五年時間。我們家共有四個成員畢業於這所學校。它在一般人眼中或許就是一所著名的學校，對我們而言它還像一個家，一個小而溫馨的地方。在這裡我開始了我的學術生涯，還在這裡學到做學問的態度和對真理的熱愛。
羅馬不是一天造成的，）一所好的學校也是如此，需要長時間的努力與淬煉，不管是劍橋，哈佛，麻省理工學院都是如此。可是加州理工學院卻是例外。在上個世紀初年，它還是一個當地名不見經傳的職業學校，斯洛普（Throop) 技職學院，但在短短的十年間左右，它從這個小小的學校脫胎換骨成為一個舉世聞名的科學研究中心及理工大學。這個奇蹟是怎麼辦到的？
我們常說時勢造英雄，但在加州理工學院這件事上，完全是英雄創造了時勢。這裡面有三個主要的人物，他們是喬治黑爾（George Hale)，亞瑟羅易斯（Arthur Noyes) 和羅伯特密立根（Robert Millikan)。這三個人在上個世紀都是響噹噹的人物。黑爾是天文學家，他連續建造了四個世界最大的望遠鏡，這項紀錄保持了70多年。羅易斯是著名的化學家，曾任麻省理工學院校長。密立根則是測定電子基本電荷量的物理學家，且是諾貝爾獎得主。這三個人為什麼離開他們原來的工作？情願來到這個小學校？
這三個人有一個共同點，他們都是有理想有抱負，不怕困難願意創造新局的人。而且是組織力強，善於溝通的領袖人才。黑爾原是芝加哥大學的天文教授，他在那裡建了Yerks天文台和世界最大的折射式望遠鏡，1903年他來到帕薩迪納，尋找更適合興建天文台的地方。他看上了帕薩迪納北邊的威爾森山。在卡內基基金會的資助下，他成立了威爾森天文台，在上面興建了一個60吋及一個100吋的反射式望遠鏡，這都是當時最大的望遠鏡。他有了這個天文台，就希望在附近有一個能配合的高等學府。於是他看上了斯洛普學院，在1906年他進入學校的董事會，然後開始利用他的影響力改造這個學校。首先他說服校方把不必要的單位刪除，把附屬的中小學分出去，只強調大學部的理工部份。然後他開始尋找能和他一起改造學校的人。他第一個看上的是MIT的化學教授羅易斯，羅易斯曾是MIT校長，對於教育有自己的理想，他主張每個學生都應該具備基礎的科學及人文的訓練，這些理念與MIT校方有了衝突。黑爾看準了這點，就去遊說他到斯洛普來，他向校董會爭取經費專為羅易斯興建一個新的實驗室（蓋玆化學實驗室），並答應羅易斯可以完全放手的去實現他的理想。
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| 左起, 羅易斯, 黑爾, 與密立根 |
作為一個科學界的領袖，黑爾認為學術界在戰時應該挺身而出為國家做些事，他向威爾遜總統提議成立國家科學評議會（National research Council， NRC)，結合產官學的力量為國家提供在戰時所需的協助與研究。在得到總統首肯之後，黑爾把各各學術界及產業界的領袖都找了來，他首先就邀請了密立根做他的副手，他們在華盛頓成立辦公室，黑爾利用這個機會把斯洛浦學院搬上舞台，他說服校董會提供資金響應這個計劃，斯洛普儼然就成了這個計劃的急先鋒，於是一夕之間斯洛普的招牌就在大眾面前亮了起來。
黑爾與密立根成了親密戰友，彼此惺惺相惜。戰後1920年，斯洛普改名為加州理工學院，顯然就想與在東岸的麻省理工學院分庭抗禮。密立根在1921年也加入了加州理工學院，成為學校執行委員會的主席（chairman of the executive Council)。這項職務其實就等於校長。一個嶄新的研究型大學就此誕生。這個學校位於正在蓬勃發展，人口急遽上升的南加州，它沒有東部那些知名大學的包袱，密立根，羅易斯在這裡完全可以照著他們的理想大展身手。這三個人在戰時不但推動了一個國家層級的研究單位，同時也一起勾勒出一個嶄新以科學為主的大學的藍圖。
加州理工學院在密立根加入後很快的就成為美國科學研究的中心。許多傑出的科學家和優秀的學生都陸續來到這裡。首先他從歐洲請來了保羅愛普斯汀（Paul Epstein), 愛普斯汀是俄國人，是着名的德國物理學家桑莫菲爾德（Summerfeld)的學生，在歐洲與許多理論物理學家共事過。當時歐洲是理論物理中心，加州理工學院極需一位與歐洲關係良好的理論物理學者。愛普斯汀的加入不僅為加卅理工學院建立了堅實的理論物理教學的基礎，也藉由他邀請了許多第一流的物理學家來訪問。密立根建立了一個訪問學者計劃，在1920到1930期間，他邀請了幾乎所有歐洲最頂尖的物理學家來做短期教學訪問，其中包括羅倫茲（Lorentz)，波爾（Bohr),，拉曼（Raman)，海森堡（Heisenberg)，薛丁格（Schrodinger)，狄拉克（Dirac)等等。他還在1931到1933年間連續三年邀請愛因斯坦到加州理工學院訪問。愛因斯坦對加州理工學院的印象非常好， 也曾一度認真考慮到這裡來任教。雖然最後他去了普林斯頓，但他在Caltech的這段期間，對這裡的相對論天文學的研究有相當大的影響。這些著名科學家的到訪很快就把加州理工學院推上了世界的舞台。
密立根延聘了許多年輕的教授加入他的團隊，許多優秀的學生也被吸引來此就讀。密立根所領導的物理系很快就站上了世界的舞台。在他的學生中包括諾貝爾獎得主安德森（Carl Anderson）和中囯核物理的奠基者趙忠堯。安德森1923年進入Caltech，一路讀到博士，趙忠堯於1927年投身密主根門下，因為他們的研究，安德森最終証實了正子（反物質）的存在，並得到諾貝爾獎。密立根還利用他和黒爾的National research Council 延攬了許多傑出的研究人員，這裡面包括後來原子彈計劃的主持人 歐本海默（Oppenheimer )和後來接密立根做Caltech 校長的 Lee DuBridge。
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| 狄拉克(左)訪問 Caltech 與密立根與歐本海默合影 |
在密立根經營下Caltech很快的就成為美國物理研究的中心。在20年代中期，Caltech 所產出的物理方面的論文佔了所有主要物理期刊論文的百分之二十。比所有其他著名學校都多。從1920到1940年間，Caltech 一共培養了135個物理博士，其中有三分之一是密立根所指導的。密立根在1923年獲物理諾貝爾獎，是Caltech第一人，到現在Caltech 總共獲得31個物理諾貝爾獎，比起MIT的34個，哈佛的32個，和普林斯頓的29個毫不遜色，而這些學校的規模與歷史都比Caltech要強得多。
羅易斯比密立根要低調得多，但他對學校的教學與規劃貢獻很多。他把Caltech定位為一個精英學校，限制每年大學生只收160人，換句話說全校大學部的學生不到500人。在 1973年當我進入Caltech就讀時，大學部的學生也不過只有750人，即使到了今天這個數字也才只有900人。如果加上研究生，全校的學生人數不過只有2000出頭。學校對於學生的基礎教育要求很高，每一個新生都必須要修兩年的物理，兩年的數學，和一年的化學，這項規定1920年開始到現在已經沿用了一百年。羅易斯培養了Caltech 第一個博士，Roscoe Dickinson。他也成了Caltech 的教授，他又指導了一個鼎鼎大名的學生，鮑林（Linus Pauling)。鮑林在1922年進入Caltech，畢業後留在學校任教，他是唯一曾經兩次獨得諾貝爾獎的人，一個是化學獎一個是和平奬。
對Caltech建校貢獻最多的黑爾，他一生並沒有在Caltech教過書，也沒有拿過學校的薪水。他一直是威爾森天文台的台長，他建了兩個世界最大的望遠鏡，和三個觀測太陽的望遠鏡。他自己是太陽觀測的權威，太陽黑子的磁場及分布是他發現的。這裡成了世界上最好的天文台，吸引了許多傑出的天文學家，最著名的就是哈伯（Edwin Hubble)，他在1920年代發現了銀河系之外的星系，並且發現所有的星系都在離我們遠去，而得到宇宙膨脹的結論。這成了現代宇宙學的基礎。黑爾在1928年又開始籌建一個200吋的望遠鏡，這個坐落在帕洛瑪山頂(Mount Palomar)的望遠鏡一直到他去世後10年的1948年才完成。為紀念他的貢獻，Caltech將此望遠鏡命名為黑爾望遠鏡。因為地緣關係，許多加州理工學院的教授及學生都利用這些望遠鏡從事天文研究。其中最有名的當推Fritz Zwicky。他在1928年加入Caltech，是第一個提出宇宙中存在暗物質的人。並提出超新星及中子星形成的理論。
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| Lamaitre (中)是理論物理學家也是一位天主教神父, 他在1927年根据愛因斯坦的廣義相對論第一個提出宇宙膨脹及大爆炸理論, 比哈伯發表的宇宙膨脹觀測結果還早兩年, 1933年他訪問 Caltech 正好碰到愛因斯坦也在. 他演講後與密立根與愛因斯坦合影 |
Caltech在二零年代初期只有化學物理跟電機三個學院，要想成為一個完整的理工科大學勢必要擴充至其他領域。首先加入的就是地質，生物與航空工程。加州因為地震頻繁，在1921年卡內基基金會在南加州成立地震實驗室，加州理工學院看準這一點就在1925年成立地質系，並興建實驗室。1926年地震實驗室搬進Caltech 這所新的建築開始與加州理工學院合作共同研究，這時候有一位從德國來的著名地震學家古騰堡（Beno Gutenberg)加入地質系，又有一位剛拿到理論物理博士學位的年輕學者，瑞克特（Charles Richter)加入地震實驗室工作，這兩位具有物理背景的學者就把地震的研究推到一個新的領域。在1935年他們提出了測量地震的定量方法，這就是著名的瑞氏地震級數（Richter scale)。加州理工學院也就成為了地質研究的重鎮。
再來談談航空工程及航太領域，加州理工學院的噴射動力實驗室(propulsion laboratory, JPL)，是美國最重要的太空研究中心。它的成立源於加州理工學院的古根漢空氣動力實驗室（Guggenheim aeronautic laboratory, GALCIT)。這個實驗室成立於1928年，馮卡門（theorodore von Kerman)是第一任主任。他是匈牙利人，來美之前就已是任教於德國的着名學者，當他加入加州理工學院的時候，學校已經有一個小型團隊，從1917年開始數學家 Bateman 就已開始教授這方面的課程。Caltech也已經有一個小的風洞，馮卡門來了之後，Caltech很快就成了美國航太研究中心。他也培養了許多優秀的學生。其中包括一些來自中國的學生，如錢學森，錢偉長，林家翹，郭永懷等。錢學森是馮卡門最得意的門生，後來成為Caltech教授，並且與幾位其他同學研製火箭，並成立JPL。他在1955年返國，成為中國航太工業之父。
再來一個談一談生物方面的研究，原來密立根想成立醫學院，計劃沒有成功，就成立了生物系，1928年學校網羅了哥倫比亞大學的生物學家摩根（Thomas Morgan)。摩根在二十世紀初年藉由研究果蠅，發現染色體在生物遺傳上的角色，他開創了現代遺傳學，也因此獲得了1933年的諾貝爾生物獎。他之所以願意來到Caltech是因為學校願意照他的意思開創一個與傳統不一樣的生物系，強調生物與物理及化學的合作。摩根帶來了好多位在哥倫比亞與他共事的教授及助理。Caltech 很快就成為生物研究的重鎮。後來德國來的德爾布魯克（Dellbruck)也加入，他是分子生物學的鼻祖，以前是理論物理學家，鮑林1922年來到 Caltech 攻讀博士，1925年畢業後留校任教，他是第一個把物理，化學和生物完美結合在一起的人，也是量子化學和生物分子結構學的第一人。
加州理工學院是一個小學校，學生人數只有麻省理工學院的5分之一，哈佛大學的10分之一。它也是這些名校當中最年輕的一個。但在學術成就上郤不輸給他們。自從加州理工學院正式成立以來已有一百年，在這一個世紀裡，它在學術界的領先地位一直屹立不搖。在最新的美國大學排名裡，就以本文所提到的五個領域來看，物理排名第三，化學及化工第一，地球科學第一，生物科學第四，航空及航太第一。
它憑什麼能做到這一點？這就是創校之初黑爾，羅易斯和密立根的遠見，他們把學校定位為精英學校，聘最好的教授，提供最好的研究環境，強調基礎科學教育。在小小的校園裡除了濃郁的學術氣氛外也滿了溫馨。我記得在我畢業多年之後去參加我妹妹的畢業典禮，有一位墨西哥女子過來跟我打招呼，她問我是不是曾住過這裡的宿舍。我很訝異的問她怎麼知道？她說我以前在這裡工作。這就是加州理工學院，在你身邊可能是一個鼎鼎大名的學者，也可能是一個小職員或 janitor，他們都像家人一樣在這裡伴着你學習與成長。這裡沒有太多的社團活動，沒有 party，也沒有着名的球隊，但每一個畢業於此的學生都會愛上這裡，這是一個真正讀書研究的好地方。
延伸閱讀： 加州理工學院與我。